航天飞船/空间站里宇航员的粪便是如何处理的？

来源：知乎（作者：九排十六座）

“太空厕所”进化史

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所谓人有三急，即便是走在人类最高端的航天员，也是要上厕所的。

那么问题就来了，在微重力环境下（不超过10-5~10-4G）,排泄物离开身体后不会轻易就范；一旦系统发生泄漏，画面太美…

早期的航天器由于任务时间短通常不设厕所。前苏联东方1号（Восто́к-1，1961）任务时间仅1h48min。当人类首位航天员尤里·加加林步入发射舱时却突感尿急，为了不耽误发射他只好顺着航天服的管子向外排尿——靠着汽车轮子；同期美国水星计划（Project Mercury，1959-1963）共进行4次载人飞行，最长任务时间34h19min49s，发射前航天员进食“低渣食物”，任务过程中不能排便——只能憋着。即便如此，美国首位宇航员阿兰·谢巴德由于等候发射时间过长而遭遇尿急，直接尿在航天服里。

NASA后续的双子星计划（Project Gemini，1961-1966）、阿波罗计划（Project Apollo,1961-1972）任务时间大大增长。Gemini-7达到了330h35min1s；Apollo11登月任务持续了205h18min35s。

两周时间里只靠航天员“憋着”完全不现实。NASA的解决方案简单粗暴，由于早期只有男航天员（美国第一位女航天员萨利·赖德1983年搭乘挑战者号航天飞机HMS Challenger进入宇宙），甚至设计出了一种condom-like punch来收集、保存尿液，看上去相当简陋。

由于粪便形态和状态不稳定，又伴生臭气和细菌，当时技术条件也不能利用，于是和尿液分别收集。Apollo采用塑料粪便收集袋，袋口有粘合剂供航天员粘住自己臀部；袋内装有指套、干/湿纸巾和杀菌剂；所有废物统一封装后，从袋外捏碎杀菌剂与粪便混合，全过程手动操作，使用难度较高。

毕竟是第一代产品，仅仅解决了基础生理需求。航天员纷纷抱怨“在太空中上厕所是整个任务最大的挑战”。每次脱穿航天服异常麻烦不说，上厕所耗费个把小时也很正常，臭味和细菌还会污染本就狭小的舱内空间。通常需要舱员定时排队上厕所，其他人远远躲开。

在载人航天事业进程中有一位中国人功不可没。唐鑫源，江苏无锡人。早年赴美学习化学、纺织染整工程。初次回国后致力毛纺织染整工业，任中国纺织工学院副院长。1949年唐再度赴美研究高分子化学（1949年再度赴美…嗯…）。1962年出任NASA材料研究所所长，其研究的高分子吸水树脂解决了航天员应急排尿的需求，即尿不湿的前身。1969年Apoll登月成功后被NASA署长誉为“航天服之父”。1989年唐成为NASA总工程师，先后获NASA最高特殊工程成就奖章及首个太空实验奖，拥有1500多项专利，入选太空技术名人堂。1994年退休后获德克萨斯州荣誉海军上将。曾任美国海陆空军及航空机构顾问和顾问委员会委员，被尼克松、福特、里根、布什聘为顾问团委员，美国国会两院咨询委员，美国安全委员会顾问等。2001年因前列腺癌于休斯顿逝世。

时至今日，航天服内仍备有这种超强尿不湿，供航天员在起飞/降落、舱外活动以及应急情况下使用。2003年中国首个载人航天项目神舟五号上就没有厕所，杨利伟只能依靠航天服里的尿不湿。事实上整个任务中杨利伟都没有进行空间实验操作，他的工作就是呆着。不过这已经是中国航天事业的巨大进步了。

美国天空实验室（SkyLab）、前苏联“礼炮计划”（Салют）、俄罗斯和平号空间站（Мир）采用了略为改进的自密封收集袋。该方案采用坐便器造型，在收集袋基础上增加了抽吸和自密封装置，以保证使用时排泄物不会在袋内随意漂浮，使用完毕后可自动密封，最后放入可以与真空环境连通的专用储物箱内干燥、储存。收集袋既可以带回地面处理，也可以在返回时直接抛入大气进行焚毁，节约运载飞船的载荷。

相比上述两种袋子，NASA和RFSA后来设计的太空厕所堪称奢华。新的太空厕所配有多个固定扣/带、一个多层内胆、多组风机、尿液分流器、粪便干燥压缩器、臭气和细菌过滤器等设备。使用时，风机向内胆中输送高速空气流使液、固分离，液体处理后可重复利用，固体被气流切割后进入收集内胆；使用结束后，固体废物通过真空干燥失活，压缩后保存。

后续的太空厕所设计更加人性化，马桶形状更加贴合舒适，为保护隐私加装帘子（主要是女航天员增多），各系统运行更加稳定高效。目前在轨的国际空间站（ISS）、中国“天宫一号”，基本延续了这种设计思路，只是外观和具体技术细节和参数上略有差异。当然各国最新的技术和装置都是严格保密的。

即使极端追求装置安全稳定如航天器，设备故障也偶有发生。1981年NASA哥伦比亚号航天飞机在执行首飞任务STS-1时，居然由于航天员臀型不同，马桶不能完全贴合。由于真空干燥会产生细微粉末，碰巧系统故障，一些“粪尘”进入舱内空间，吸附在各种湿润物体表面：实验设备、食物、航天员的皮肤、眼睛、口腔。想象一下帝都雾霾里PM2.5换成…

1984年NASA发现号航天飞机执行STS-41-D任务时，尿液出口处结冰堵塞，航天员陷入困境。唯一一名女航天员获准继续使用厕所，五名男航天员则只能使用备用收集袋。

目前太空厕所的硬件研究已经基本定型，毕竟就算是奥巴马，用的马桶也和老百姓差不多。更多的关注集中在如何更高效回收尿液和固体废物。目前的环控生保系统（ECLSS）一直着力于提高系统闭合度，高效重复利用每一个原子，有公司开发了高温热解设备，还有序批式厌氧发酵设备、低温臭氧氧化设备等，还有一些生物转化的设想。在未来以年为单位的载人航天规划中，例如各种火星改造计划、星际移民计划，废弃物回收利用甚至将成为最关键的一环。